RU2287404C2 - Способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к порошковой металлургии и может использоваться для изготовления экономнолегированного спеченного материала для металлообрабатывающего инструмента. Способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе включает приготовление смеси порошков графита, хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана, меди, никеля, стеарата цинка и железа. Полученную смесь прессуют и спекают в защитной атмосфере. После спекания осуществляют горячее изостатическое прессование или пластическую деформацию в холодном или нагретом состоянии, а затем проводят химико-термическую обработку и последующую закалку в соляной ванне при 950-1000°С с отпуском при 180-220°С в течение 1 часа. Техническим результатом является повышение плотности и износостойкости.

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано во многих отраслях промышленности.

В настоящее время для изготовления металлообрабатывающего инструмента используются экономнолегированные стали, получаемые литьем с последующей обработкой давлением и химико-термической обработкой [1, 2].

Однако при изготовлении таких сталей определенная часть остродефицитных легирующих элементов переходят в шлак при плавке.

Решать эту проблему следует изготовлением спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе с рациональным легированием.

Для достижения этой цели в данном изобретении приводится способ получения спеченных материалов на основе железа.

Для получения высокоплотных износостойких деталей необходимо перед формованием все компоненты мелких размеров тщательно перемешивать в смесителях, с добавкой небольшого количества стеарата цинка и др.

Расчет усилия прессования производят по формуле:

Р=qFn, H

где q - удельное усилие прессования; МПа;

F - площадь прессования, мм²;

n - количество гнезд в пресс-форме, шт.

Процесс спекания проводится в вакууме или в защитном газе при температурах 1030-1050°С для растворения меди и достижения определенного уровня требуемых свойств, формирующихся в процессе нагрева исходного порошкового тела.

С целью повышения плотности изделий после спекания осуществляют горячее изостатическое прессование или пластическую деформацию в холодном или нагретом состоянии. После такой обработки заготовки подвергают механической обработке или отделочным операциям. Затем полученные детали упрочняют химико-термической обработкой (цементация, борирование, бороцементация и др.) с последующей закалкой при температурах 950-1000°С и отпуском при 180-200°С.

Возможно сочетание химико-термической и термической операций.

Сущностью изобретения является способ получения экономнолегированных порошковых материалов, способных заменить остродефицитные традиционные (быстрорежущие) стали, обладающие хорошей технологичностью до окончательного поверхностного упрочнения, так как процентное содержание углерода небольшое (0,2-0,3% по массе). Поверхность упрочняется и становится износостойкой после насыщения диффундирующим элементом (углеродом, бором и, т.е.) и термической обработки. При этом силы, действующие во время работы инструмента извне, "гасятся" вязкой подзакаленной сердцевиной и поверхность не имеет микротрещин во время эксплуатации.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. Для изготовления затыловочных фрез смесь с необходимыми компонентами тщательно смешивают, прессуют на прессе К-8130 с расчетным усилием 111,6 МПа. Для повышения плотности прессовки подвергают горячему изостатическому прессованию с дополнительным усилием 80 МПа после спекания. Спекание проводят в эндотермическом газе при 1050°С в течение 1 часа. Полученные таким образом прессовки обрабатывают резанием и получают готовые фрезы. Затем фрезы упрочняют карбидизацией. Карбидизацию проводят при температурах 950-1000°С в течение 6-8 часов, закаливают в соляной ванне при температурах 950-1000°С, отпускают при 180-200°С, проводят доводочные операции.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс спекания проводят в вакууме. Вакуум в печи поддерживают в 10^-3 Па в течение двух часов при температурах 1030-1050°С.

Производственные испытания показали положительные результаты и перспективность исследования в этом направлении.

В качестве наиболее близкого аналога выбран способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе, включающий приготовление смеси порошков графита, хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и железа, прессование и спекание в защитной атмосфере (патент RU 2137860 С1, МПК С 22 С 38/52, 38/56, 33/02, от 20.09, 1999. - 2 с.).

Отличительными признаками являются:

- введение в смесь порошков меди, никеля и стеарата цинка;

- осуществление горячего изостатического прессования или пластической деформации в холодном или нагретом состоянии;

- проведение химико-термической обработки;

- проведение закалки в соляной ванне при 950-1000°С;

- проведение отпуска при 180-200°С в течение 1 ч.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №1175174, С 22 С 38/28, 1985. "Штамповая сталь", Ворошнин Л.Г., Ахмедпашаев М.У. и др.

2. Авторское свидетельство РФ №93010137/02, С 22 С 33/02, 1996. "Способ изготовления спеченных изделий на железной основе", Куимов С.Д. и др.

Claims (1)

1. Способ изготовления спеченного металлообрабатывающего инструмента на железной основе, включающий приготовление смеси порошков графита, хрома, вольфрама, молибдена, ванадия, титана и железа, прессование, спекание в защитной атмосфере, отличающийся тем, что в смесь порошков дополнительно вводят медь, никель и стеарат цинка, после спекания осуществляют горячее изостатическое прессование или пластическую деформацию в холодном или нагретом состоянии, а затем проводят химико-термическую обработку и последующую закалку в соляной ванне при 950-1000°С с отпуском при 180-220°С в течение 1 ч.